Теорията на Айнщайн за общата относителност е доказвана много пъти и е общопризната като солидна основа за разбиране на Вселената. Но това не е единственият модел, който обяснява как работят гравитацията и галактиките.
В ново изследване се показва различен модел, по който Млечния път би могъл да се появи.
Използвайки мощни суперкомпютри, физици са симулирали еволюцията на космоса въз основа на алтернатива на общата теория на относителността, наречена гравитация f (R), известна още като Теорията на Хамелеона или теория, според която промяната на поведението на обектите става в съответствие с промените в околната среда. И от тези симулации са се появили галактики със спирални рамена, точно като Млечния път.
Това показва, че галактиките, които виждаме във Вселената около нас, все пак могат да се появят, дори ако законите на гравитацията са различни.
„Теорията на Хамелеона позволява законите на гравитацията да бъдат модифицирани, за да може да се тества ефектът от промените в гравитацията върху образуването на галактики“, казва физикът Кристиан Арнолд от университета в Дърам.
„Чрез нашите симулации за пръв път показахме, че дори и да се смени гравитацията, това не би попречило на дисковите галактиките със спирални рамене да се образуват.“
Теорията на Хамелеона включва и хипотетична „пета сила“ в допълнение към четирите основни сили. Не е обяснено какво точно представлява тази пета сила. Подобно на „тъмната материя“, това е термин за наблюдавани явления и аномалии, които не се вписват добре в други съществуващи теории или модели на това как работи Вселената. Но можем да използваме параметрите на тези аномалии, за да проектираме теории – следователно и Теорията на Хамелеона.
На базата на предишно математическо моделиране беше доказано, че Теорията на Хамелеона работи точно както и Общата теория на относителността в Слънчевата система. Но новото изследване е стигнало до тези изводи, като се съсредоточава върху супер-масивните черни дупки, които могат да бъдат открити в центровете на галактиките.
Те са от ключово значение за образуването и растежа на галактиките, тъй като мощните ветрове, които се излъчват от тях, могат да издухат целия газ, от който се образуват звездите, едно ефективно гасене на звездното образуване.
Гравитацията също играе роля в този процес, така че екипът решава да види какво ще се случи, когато гравитацията се управлява от Теорията на Хамелеона, а не от общата теория на относителността. Дори и с тази значителна промяна в гравитацията, те откриват, че галактиките могат да се формират.
„Нашето изследване определено не означава, че Общата теория на относителността е погрешна“, отбелязва Арнолд, „но показва, че не е необходимо тя да е единственият начин да се обясни ролята на гравитацията за еволюцията на Вселената.“
Това означава, че може да има и други начини да се обяснят другите мистерии във Вселената, като ускоряващата се скорост на нейното разширяване, която е по-бърза, отколкото теоретично трябва да бъде. Тъй като това ускорение не се съчетава добре с общата теория на относителността, то обикновено се обяснява с теорията на тъмната енергия, неизвестна отблъскваща сила, която разединява Вселената.
„С Общата теория на относителността учените обясняват ускореното разширяване на Вселената чрез въвеждане на мистериозна форма на материята, наречена тъмна енергия – най-простата форма на която може да бъде космологична константа, чиято плътност е постоянна в пространството и времето“, казва физикът Баоджиу Ли от университета в Дърам.
„Въпреки това, алтернативи на космологичната константа, които обясняват ускорената експанзия чрез модифициране на закона на гравитацията, като f (R) гравитацията, също са широко разгледани, като се има предвид колко малко се знае за тъмната енергия.“
Екипът се надява, че новата супер мощна решетка с радиотелескоп, разположена на площадка с размери измервани в квадратни километри, която трябва да започне да работи през следващата година, може да помогне за разрешаването на този въпрос.
Изследването е публикувано в списание Nature Astronomy.
